การฆ่าเชื้อในน้ำอับเฉาด้วยอัลตราซาวนด์

ระบบบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิผลในการฆ่าแบคทีเรีย แพลงก์ตอน และสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่กว่า
การฆ่าเชื้อในน้ำอับเฉาด้วยอัลตราซาวนด์เป็นการบำบัดทางกล/ทางกายภาพ ซึ่งหลีกเลี่ยงการเติมสารเคมีออกฤทธิ์รุนแรงและมีราคาแพงใด ๆ ลงในน้ำอับเฉา จึงทำให้การบำบัดมีความเหมาะสมอย่างยิ่งในด้านการยอมรับทางสิ่งแวดล้อม ควบคู่กับประสิทธิผลทางชีวภาพสูงในการทำลายและทำให้พืช สัตว์ และจุลินทรีย์ในน้ำอับเฉาหมดฤทธิ์

ความเป็นมา

“หากเรือเดินทางโดยไม่มีสินค้าหรือบรรทุกสินค้าเพียงบางส่วน เรือจะต้องใช้อับเฉาเพื่อรักษาเสถียรภาพและความปลอดภัย มักใช้น้ำเป็นอับเฉา แต่เมื่อรับน้ำจากต้นทาง สิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดสามารถติดมากับน้ำได้ โดยทั่วไปเป็นสมาชิกของชุมชนแพลงก์ตอนซึ่งอาจเป็นสิ่งมีชีวิตต่างถิ่นในปลายทาง (allochthonous) และอาจก่อให้เกิดมลพิษทางชีวภาพที่ไม่พึงประสงค์ เพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษที่อาจเกิดขึ้นนี้ เราจำเป็นต้องใช้ระบบที่มีประสิทธิผลในการทำให้น้ำอับเฉาปราศจากเชื้อ” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
ชนิดพันธุ์สัตว์และพืชน้ำรุกรานเป็นหนึ่งในภัยคุกคามที่ร้ายแรงที่สุดสี่ประการต่อมหาสมุทรของโลก และสามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงยิ่งต่อสิ่งแวดล้อม เศรษฐกิจ และสาธารณสุข เพื่อหลีกเลี่ยงการนำสัตว์จำพวกหอยที่เป็นศัตรูเข้ามา (หอยม้าลาย หอยกาบเอเชีย และชนิดอื่น ๆ) สามารถใช้วิธีบำบัดต่าง ๆ เพื่อทำให้น้ำอับเฉาปราศจากเชื้อได้ (หรือเรียกว่าการฆ่าเชื้อหรือการทำให้สิ่งมีชีวิตหมดฤทธิ์) วิธีบำบัดที่ใช้กันทั่วไปคือการทำความสะอาดน้ำอับเฉาด้วยสารเคมี สารเคมีที่ใช้เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและมีราคาแพง เมื่อข้อบังคับทางกฎหมายเกี่ยวกับการจัดการน้ำอับเฉาเพิ่มมากขึ้น วิธีบำบัดน้ำอับเฉาทางเลือก – เช่น การฆ่าเชื้อด้วยอัลตราซาวนด์ – จึงถูกนำมาติดตั้งบนเรือเดินทะเล

การทำให้น้ำอับเฉาปราศจากเชื้อด้วยอัลตราซาวนด์

การบำบัดน้ำอับเฉาด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีทางกล/ทางกายภาพ ซึ่งหลีกเลี่ยงการใช้สารเคมีที่เป็นอันตรายและมีราคาแพง แรงจากคาวิเทชันฆ่าสิ่งมีชีวิตในน้ำขนาดเล็กและจุลินทรีย์ งานวิจัยหลายชิ้นได้พิสูจน์แล้วว่าอัลตราซาวนด์มีประสิทธิผลทางชีวภาพสูงต่อตัวอ่อนระยะเวลิเจอร์ของหอยม้าลาย ไส้เดือนฝอย แบคทีเรีย และไวรัส

ชุดอัลตราซาวนด์แบบคลัสเตอร์ พร้อมกำลังสำหรับกระบวนการ 120kW

การฆ่าเชื้อด้วยอัลตราซาวนด์โดยอาศัยคาวิเทชัน

คลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงทำให้เกิดฟอง คาวิเทชัน ในของเหลว ซึ่งก่อให้เกิดแรงเฉือนรุนแรงและความเค้นสูง เมื่อส่งพลังงานคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเข้าสู่ของเหลว คลื่นเสียงที่แพร่ผ่านตัวกลางของเหลวจะทำให้เกิดวัฏจักรความดันสูงและความดันต่ำสลับกัน โดยมีอัตราขึ้นอยู่กับความถี่ ในช่วงวัฏจักรความดันต่ำ (ระยะขยายตัว) คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงจะสร้างฟองสุญญากาศขนาดเล็กหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองมีปริมาตรถึงระดับที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก ฟองจะยุบตัวอย่างรุนแรงในช่วงวัฏจักรความดันสูง (ระยะอัดตัว) ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า คาวิเทชัน. ระหว่างการยุบตัวเข้าด้านใน จะเกิดอุณหภูมิสูงมาก (ประมาณ 5,000K) และความดันสูงมาก (ประมาณ 2,000atm) เฉพาะจุด การยุบตัวเข้าด้านในของฟองคาวิเทชันยังทำให้เกิดลำพุ่งของของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280m/s
การเกิดและการยุบตัวของฟองที่มีพลังงานสูงมากนี้ก่อให้เกิดแรงเฉือนทางอุทกพลศาสตร์และการสั่นแบบอัลตราโซนิก ซึ่งทำให้ผนังเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแตกและเสียสภาพ – จึงฆ่าสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิผล
ในด้านการยอมรับทางสิ่งแวดล้อม ยังไม่มีข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่ทราบหรือคาดการณ์ไว้เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยนี้

ประสิทธิผลทางชีวภาพของอัลตราซาวนด์

งานวิจัยหลายชิ้นได้พิสูจน์แล้วว่าอัลตราซาวนด์สามารถส่งผลต่อไวรัสและแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิผล การศึกษาการฆ่าเชื้อด้วยอุปกรณ์อัลตราซาวนด์เพื่อทำให้กระแสของเหลวที่มีอัตราการไหลเชิงปริมาตร 100 gpm (แกลลอนต่อนาที) ซึ่งเทียบเท่ากับ 23 m3/h ปราศจากเชื้อ แสดงให้เห็นการลดลงประมาณ 7 log สำหรับ ไวรัสโปลิโอ (< 5μm) และการลดลง 6–7 log สำหรับแบคทีเรีย Cryptosporidium parvum. สำหรับไส้เดือนฝอย Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) และสัตว์จำพวกหอย ตัวอ่อนระยะเวลิเจอร์ของหอยม้าลาย (70μm) พบอัตราการตาย 100% และได้แสดงให้เห็นอัตราการตายเดียวกันใน หอยม้าลาย ในระบบไหลที่มีอัตราการไหล 600 gpm (Buchholz et al., 1998)
พบอัตราการทำให้หมดฤทธิ์ 100% ในสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่กว่า และการลดลง 6–7 log ในแบคทีเรียและไวรัส เมื่อสัมผัสอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 20 sec ในระบบไหลต่อเนื่องเชิงทดลอง พบการทำให้หมดฤทธิ์ 93–98.6% ใน Cryptosporidium ocyst และพบการลดลง 4 log เมื่อสัมผัสอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 10 sec ในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ระดับห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้ยังมีรายงานอัตราการทำให้หมดฤทธิ์สำหรับ Cryptosporidium parvum (7 log), ไข่พยาธิที่ยังมีชีวิต (4.2 log), ไวรัสโปลิโอ (8 log), Salmonella sp. (9 log) และ Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998)
ค่า log แสดงจำนวนเลข 9 ในร้อยละของการลดลง ตัวอย่างเช่น การลดลง 2 log หมายความว่าสิ่งมีชีวิต 99% ที่มีอยู่เดิมในน้ำถูกทำให้หมดฤทธิ์ การลดลง 3 log หมายความว่า 99.9% ถูกทำให้หมดฤทธิ์ เป็นต้น
ขีดความสามารถของระบบอัลตราซาวนด์ยังขึ้นอยู่กับกำลังที่ส่งเข้าสู่กระบวนการด้วย อุปกรณ์อัลตราซาวนด์กำลังสูง/ความเข้มสูงต้องใช้เวลาสัมผัสน้อยกว่าเพื่อทำให้สิ่งมีชีวิตตาย จึงสามารถบำบัดน้ำที่อัตราการไหลสูงขึ้นได้ ระบบอัลตราซาวนด์ดังกล่าวสามารถใช้ได้ทั้งในการรับน้ำอับเฉาและการระบายน้ำอับเฉา
(เปรียบเทียบ Sassi et al. 2005, หน้า 49)

ประโยชน์ของการทำให้สิ่งมีชีวิตในน้ำอับเฉาหมดฤทธิ์ด้วยอัลตราซาวนด์

• ไม่ใช้สารเคมี
• เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
• มีประสิทธิผลและประสิทธิภาพ
• ให้ผลเสริมฤทธิ์ร่วมกัน
• ต้องการการบำรุงรักษาน้อย
• ใช้งานได้อย่างปลอดภัยและง่าย
• ทนทานและเชื่อถือได้
• ปรับขยายได้ทุกขนาด

อุปกรณ์อัลตราซาวนด์

Hielscher เชี่ยวชาญด้านการออกแบบและการผลิตอุปกรณ์อัลตราซาวนด์กำลังสูงระดับอุตสาหกรรมสำหรับติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความทนทานสูง ฝุ่นและสิ่งสกปรก ความชื้นสูง และสภาพแวดล้อมที่รุนแรงไม่ทำให้อุปกรณ์อัลตราซาวนด์อุตสาหกรรม (ซีรีส์ UIP) เสียหาย อุปกรณ์สำหรับงานหนักเหล่านี้สร้างขึ้นเพื่อการทำงานอย่างต่อเนื่อง (24h/ 7d) ตู้อุปกรณ์ได้รับการกำหนดค่าล่วงหน้า และติดตั้งและเริ่มเดินเครื่องได้ง่าย ระบบอัลตราซาวนด์ต้องเชื่อมต่อเพียงกับท่อป้อนจากถังน้ำอับเฉา (แหล่งจ่ายตัวกลาง) และแหล่งจ่ายไฟฟ้าเท่านั้น
อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ขนาดต่าง ๆ ที่มีกำลังอัลตราซาวนด์ 500W, 1kW, 1.5kW, 2kW, 4kW, 10kW และ 16kW ซึ่งสามารถติดตั้งเป็นหน่วยเดี่ยวหรือเป็นชุดคลัสเตอร์ ช่วยให้จัดระบบและกำหนดขีดความสามารถในการบำบัดได้อย่างเหมาะสมที่สุด
ปรึกษาเราเกี่ยวกับปริมาตรที่คุณต้องการบำบัด! เรายินดีแนะนำระบบอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมกับความต้องการของกระบวนการของคุณ

การเสริมฤทธิ์ร่วมกับวิธีบำบัดน้ำอับเฉาอื่น ๆ

การศึกษาเทคโนโลยีการบำบัดแบบผสมผสานแสดงให้เห็นว่าอัลตราซาวนด์ให้ผลเสริมฤทธิ์ร่วมกันอย่างมากเมื่อใช้ร่วมกับวิธีฆ่าเชื้อในน้ำอับเฉาอื่น ๆ เช่น โอโซน การเติมคลอรีน แสงยูวี อุณหภูมิ หรือความดันที่สูงขึ้น ด้วยการติดตั้งที่ง่ายและการใช้พื้นที่น้อย อุปกรณ์อัลตราซาวนด์จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการยกระดับและปรับปรุงระบบทำให้สิ่งมีชีวิตในน้ำอับเฉาหมดฤทธิ์ที่มีอยู่แล้ว
ปรึกษาเราเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของกระบวนการของคุณ! เรายินดีแนะนำระบบอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมสำหรับติดตั้งเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงระบบบนเรือของคุณ